Intensywność dźwięku – problemy i rozwiązania
1. Punkty A i B znajdują się w odległości 4 i 9 metrów od źródła dźwięku. Jeśli I A i I B są natężeniami w punktach A i B, to I A : I B =…
Znany:
Odległość punktu A od źródła dźwięku (r A ) = 4 metry
Odległość punktu B od źródła dźwięku (r B ) = 9 metrów
Natężenie dźwięku w punkcie A = I A
Natężenie dźwięku w punkcie B = I B
Poszukiwany: I A : I B
rozwiązanie:
I A r A 2 = I B r B 2
I A 4 2 = I B 9 2
I A 16 = I B 81
I A / I B = 81/16
2. Natężenie źródła dźwięku wynosi 10−9 Wm − 2 . Io = 10−12 Wm − 2 . Jaki jest poziom głośności 10 źródeł dźwięku?
rozwiązanie:
Znany:
I = 10 -9 W/ m2
Io = 10 -12 W / m2
x = 10
Znany: Poziom dźwięku (β)
rozwiązanie:
3. Poziom dźwięku źródła dźwięku wynosi 10 dB. Jakie jest natężenie 1000 źródeł dźwięku? Minimalne natężenie Io = 10−12 Wm − 2.
Znany:
β = 10 dB
Io = 10 -12 W / m2
x = 1000
Poszukiwany : Intensywność
rozwiązanie:
Intensywność źródła dźwięku:
Intensywność 1000 źródeł dźwięku:
Ja = (1000)(10 -11 ) = (10 3 )(10 -11 )
I = 10 -8 W/ m2
4. Poziom dźwięku w przypadku A wynosi 40 dB, a w przypadku B 60 dB. I o = 10 -12 W m -2 . Wyznacz 100β A : 10β B.
Znany:
Poziom dźwięku A = 40 dB
Poziom dźwięku B = 60 dB
I o = 10 -12 W m -2.
Poszukiwany : 100β A : 10β B
rozwiązanie:
Poziom hałasu 100 A:
β = 40 + 10 log 100
β = 40 + 10 log 10 2
β = 40 + (2)(10)(log 10)
β = 40 + (2)(10)(1)
β = 40 + 20
β = 60 dB
Poziom dźwięku 10 B:
β = 60 + 10 log 10
β = 60 + 10 log 10 1
β = 60 + (1)(10)(log 10)
β = 60 + (1)(10)(1)
β = 60 + 10
β = 70 dB
β A : β B
60: 70
6: 7
5. Jeśli punkt P jest źródłem dźwięku, to stosunek natężenia dźwięku w punktach S, R i Q wynosi…
Znany:
Odległość punktu Q od źródła dźwięku (rQ) = 3 metrów
Odległość punktu R od źródła dźwięku (rR ) = 6 metrów
Odległość punktu S od źródła dźwięku (r S ) = 5 metrów
Natężenie dźwięku w punkcie Q = I Q
Natężenie dźwięku w punkcie R = I R
Natężenie dźwięku w punkcie S = I S
Poszukiwane: Porównanie natężenia dźwięku w punktach S, R i Q (I S : I R : I Q )
rozwiązanie:
Natężenie dźwięku w punkcie S:
Natężenie dźwięku w punkcie R:
Natężenie dźwięku w punkcie Q :
Porównanie natężenia dźwięku w punktach S, R i Q:
6. Punkt A znajduje się w odległości P od źródła dźwięku, punkt B znajduje się w odległości 2P od źródła dźwięku, a punkt C znajduje się w odległości 4P od źródła dźwięku. Porównanie natężenia dźwięku w punktach A, B i C to…
Znany:
Odległość punktu A od źródła dźwięku (r A ) = P
Odległość punktu B od źródła dźwięku (r B ) = 2P
Odległość punktu C od źródła dźwięku (r C ) = 4P
Natężenie dźwięku w punkcie A = I A
Natężenie dźwięku w punkcie B = I B
Natężenie dźwięku w punkcie C = I C
Poszukiwane: Porównanie natężenia dźwięku w punktach A, B i C (I A : I B : I C )
rozwiązanie:
Natężenie dźwięku w punkcie A:
Natężenie dźwięku w punkcie B:
Natężenie dźwięku w punkcie t C:
Porównanie natężenia dźwięku w punktach A, B i C:
7. Łącznie 100 osób śpiewało. Jeśli natężenie dźwięku jednego ucznia podczas śpiewania wynosi 40 dB (zakładając, że dla każdego dziecka jest ono takie samo), to natężenie dźwięku wynosi … (Io = 10 -12 Wm -2 )
Znany:
Poziom natężenia dźwięku jednego ucznia (TI) = 40 dB
Io = 10 -12 W / m2
Liczba uczniów (x) = 100
Poszukiwane: natężenie dźwięku 100 uczniów
rozwiązanie:
Natężenie dźwięku generowany przez ucznia:
Natężenie dźwięku 100 uczniów:
Ja x = (x)(Ja)
x = (100)(10 -8 ) = (10 2 )(10 -8 )
Ix = 10 -6 W / m2
8. Natężenie dźwięku 100 identycznych maszyn wynosi 10-7 Wat.m -2 . Jeżeli Io = 10-12 Wat.m - 2 , to natężenie dźwięku maszyny wynosi…
Znany:
Natężenie dźwięku 100 maszyn (I x ) = 10 -7 Wat.m -2
Io = 10 -12 W / m2
Liczba maszyn (x) = 100 = 10 2
Poszukiwany : Poziom natężenia dźwięku maszyny (TI)
rozwiązanie:
Natężenie dźwięku maszyny:
Ja x = (x)(Ja)
10 -7 = (10 2 )(I)
I = 10 -7 / 10 2 = (10 -7 )(10 -2 ) = 10 -9
Poziom natężenia dźwięku maszyny (TI):
9. Natężenie dźwięku źródła dźwięku wynosi 6 x 10-6 W/cm2 . Określ natężenie dźwięku, jeżeli poziom natężenia dźwięku wzrośnie o 10 dB.
Znany:
Intensywność (I) = 6 x 10-6 W/ cm2
I o = 10 -12 W/m 2 = 10 -12 W / 10 4 cm 2 = 10 -16 W/cm 2
Poszukiwane: Intensywność dźwięku
rozwiązanie:
Dodanie natężenia dźwięku 10 W/m² = 10 -3 W/cm² jest równoważne dodaniu poziomu natężenia dźwięku 10 dB. Dodanie natężenia dźwięku 10 2 W/m² = 10 -2 W/cm² jest równoważne dodaniu poziomu natężenia dźwięku 20 dB. I tak dalej.
Jeżeli poziom intensywności zwiększymy o 10 dB, intensywność wzrośnie o 10 -3 W/cm 2 . Zatem intensywność wyniesie 6 x 10 -6 W/cm 2 ) + ( 10 -4 W/cm 2 ) = (6 x 10 -6 W/cm 2 ) + (100 x 10 -6 W/cm 2 ) = 106 x 10 -6 W/cm 2.
10. Obserwator A znajduje się 5 m od źródła dźwięku. Natomiast obserwator B znajduje się 10 m od tego samego źródła dźwięku. Zatem stosunek natężenia dźwięku słyszanego przez obserwatorów B i A wynosi…
Znany:
Odległość A od źródła dźwięku (r A ) = 5 metrów
Odległość B od źródła dźwięku (rB ) = 10 metrów
Poszukiwany: stosunek intensywności dźwięku słyszanego przez obserwatorów B i A
rozwiązanie:
I B : I A = 1 : 4
Prawidłowa odpowiedź to B.
- Czym jest natężenie dźwięku i czym różni się od głośności?
- Odpowiedź:Intensywność dźwięku to miara mocy akustycznej przypadająca na jednostkę powierzchni, zwykle mierzona w watach na metr kwadratowy (W/m2Głośność natomiast to subiektywne postrzeganie siły dźwięku, zazwyczaj mierzonej w decybelach (dB). Podczas gdy intensywność jest obiektywną, fizyczną miarą, głośność jest subiektywnym doświadczeniem, które może się różnić u poszczególnych osób.
- Jaki jest związek prawa odwrotnych kwadratów z intensywnością dźwięku?
- OdpowiedźPrawo odwrotnych kwadratów głosi, że natężenie dźwięku maleje wraz z kwadratem odległości od źródła. Oznacza to, że wraz ze wzrostem odległości od źródła natężenie dźwięku gwałtownie spada.
- Dlaczego dwa dźwięki o takim samym natężeniu niekoniecznie są postrzegane jako tak samo głośne?
- OdpowiedźLudzkie ucho ma różną wrażliwość na różne częstotliwości. Dlatego nawet jeśli dwa dźwięki mają tę samą intensywność, ale różne częstotliwości, mogą być odbierane jako posiadające różne poziomy głośności.
- Jaki jest związek między natężeniem dźwięku a amplitudą fali dźwiękowej?
- Odpowiedź:Natężenie dźwięku jest wprost proporcjonalne do kwadratu amplitudy fali dźwiękowej. Jeśli amplituda fali dźwiękowej zostanie podwojona, natężenie wzrośnie czterokrotnie.
- Dlaczego szept w cichym pomieszczeniu może być wyraźnie słyszalny, ale ten sam szept przy szumiącym wodospadzie może być niesłyszalny?
- Odpowiedź: Wynika to z różnicy poziomów hałasu tła. W cichym pomieszczeniu poziom hałasu tła jest niski, co pozwala na wychwycenie szeptu. W pobliżu wodospadu, intensywny hałas maskuje cichy szept, czyniąc go niesłyszalnym.
- Jaki jest próg słyszalności i próg bólu w zakresie natężenia dźwięku?
- Odpowiedź:Próg słyszalności to najcichszy dźwięk, jaki przeciętne ucho ludzkie może usłyszeć, zwykle o natężeniu około Próg bólu, który reprezentuje poziom dźwięku mogący powodować ból i potencjalne uszkodzenie ucha, wynosi około .
- Dlaczego dźwięki wydają się cichsze, gdy słyszymy je przez ścianę lub inną przeszkodę?
- Odpowiedź:Gdy fale dźwiękowe napotykają barierę, część energii jest odbijana, absorbowana i przekazywana. Absorpcja i odbicie zmniejszają intensywność dźwięku przechodzącego przez barierę, sprawiając, że jest on cichszy.
- Jak częstotliwość wpływa na intensywność dźwięku pochłanianego przez materiały?
- OdpowiedźRóżne materiały mają różne współczynniki absorpcji dla różnych częstotliwości. Na przykład niskie częstotliwości (dźwięki basowe) są trudniejsze do pochłaniania i mogą przenikać przez ściany łatwiej niż wyższe częstotliwości.
- Dlaczego sale koncertowe i teatry inwestują w izolację akustyczną i rozwiązania akustyczne?
- Odpowiedź:Wygłuszenie pomaga izolować niepożądany hałas z zewnątrz i zapobiega jego przedostawaniu się na zewnątrz, zapewniając, że w obiekcie słychać tylko pożądany dźwięk. Akustyczne rozwiązania pomagają kontrolować odbicia dźwięku w obiekcie, zapewniając czysty i równomierny rozkład dźwięku.
- Jaki jest związek między intensywnością dźwięku a potencjalnym uszkodzeniem słuchu?
- OdpowiedźDługotrwała ekspozycja na dźwięki o wysokim natężeniu może prowadzić do uszkodzenia lub utraty słuchu. Intensywność i czas trwania ekspozycji odgrywają rolę; nawet krótkotrwała ekspozycja na ekstremalnie głośne dźwięki może spowodować trwałe uszkodzenie, podczas gdy długotrwała ekspozycja na dźwięki o umiarkowanie wysokim natężeniu może być szkodliwa.
